JP2005016960A - 磁場計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検査対象Sからの磁場を検出する検出コイル1を具備するSQUID磁束計とこれを駆動するSQUID駆動回路3と、妨害磁場を検出するための磁束計15と、これを駆動する磁束計駆動回路14と、磁束計駆動回路14の出力を変調する変調回路11と、変調回路11の出力を電流量に変換する電流変換装置10と、変換された電流量を調整する電流量調整手段9と、検出コイル1の外側に配置され、電流量調整手段9により調整された電流を流すコイル8と、SQUID駆動回路3の出力を検波する検波回路4と、検波回路4の出力電圧の低周波数成分を抽出するLPF13と、SQUID駆動回路3の出力からLPF13の出力を引き算する引き算回路5を有する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導デバイスであるSQUID(Superconducting Quantum Interference Device:超伝導量子干渉素子)磁束計を用いた磁場計測技術に係り、特に、磁場計測装置における妨害磁場の低減技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
SQUIDを用いた磁場計測装置による計測では、40〜50dB(デシベル)以上の磁場の減衰率を持つ磁気シールドルームの内部で、微弱な脳磁場や心臓磁場などの計測が行われる。生体磁場を検出する検出コイルの形状は、1ターンの検出コイルと反対方向に巻かれたコイルとの差分を検出する1次微分型検出コイルを使用されることが多い。1次微分型検出コイルは、遠方の磁場発生源からの妨害磁場をキャンセルし、心臓や脳などの近傍から発生する磁場については、大きなキャンセルを伴わずに信号を検出できるという特徴があり、簡易に妨害磁場の影響を小さくできる。通常、1次微分型検出コイルは一様磁場に対して約40〜50dBの減衰を持つ。
【0003】
このように、磁気シールドルームと1次微分型検出コイルを組み合わせることにより、妨害磁場を約80〜100dB以上キャンセルできるものの、電車や車といった大きな磁場を発生させる物体が磁気シールドルームから50m〜100m位の近くを通過するとき、生体から発生する磁場より何10倍も大きい妨害磁場が観測される。このような大きな強度を持つ妨害磁場をキャンセルするため、様々な方法が試みられている。
【0004】
例えば、図9に示すように、磁気シールドルーム16の外側に配置したフラックスゲートの磁束計センサー部15から検出される磁場の信号を使って、磁気シールドルームの外部に巻き付けられたソレノイドコイル8にフィードバック電流を流しフラックスゲートの出力が零になるように調整する方法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。ソレノイドコイル8を磁気シールドルーム16の外部の側面に沿うように配置している。
【0005】
ソレノイドコイル8には、磁束計センサー部15から得た磁場信号を電圧に変換する磁束計駆動回路14とPID制御回路21と電流変換装置10とが接続されている。磁束計センサー部15によって検出された妨害磁場を磁束計駆動回路14によって電圧に変換し、電流変換装置10によって変換される電流をPID制御回路21によって調整し、ソレノイドコイル8に流している。PID制御回路21による電流量の調整は、磁束計駆動回路14の出力を最小にするようにするか、磁束計駆動回路14の妨害磁場の出力を最小にするようになされる。
【0006】
磁気シールドルーム16内は空間的にシールド率の歪みが存在するため、磁気シールドルーム16の外部で検出された妨害磁場は、磁気シールドルーム16の外側に配置したソレノイドコイル8によって発生したキャンセル磁場を使用することが、最も精度良く妨害磁場をキャンセルできると考えられている。
【0007】
その他、SQUIDセンサを用いたリファレンスコイルの信号を用いてソフト的にキャンセルする手法(例えば、非特許文献2参照)が提案されているが、リファレンスコイルの詳細には触れられていない。
【0008】
【非特許文献1】
H J M ter Brake et al.: “Improvement of the performance of a μ−metal magnetically shielded room by means of active compensation”, Meas. Sci. Technol. (1991) Vol.2, p.596−601
【非特許文献2】
J Vrba et al.: “Biomagnetometer for unshielded and well shielded Environments”, Clin. Phys. Physiol. Meas. (1991) Vol .12, Suppl.B, p.81−86
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述のソレノイドコイルを用いた従来の手法では、磁気シールドルームの外側に配置されたキャンセルコイルによって、均一な磁場を磁気シールドルーム内に発生させるため、複数個の1次微分型検出コイルを有するマルチチャネルシステムでは、各チャネルの1次微分型検出コイル毎のキャンセル率のばらつきを補正することが困難である。
【0010】
また、上述のソフト的なキャンセル法においては、リファレンスコイルの構成については何ら開示されていない上に、示されているキャンセルデータは磁気シールドルームを使用しないものに限られており、磁気シールドルームによる歪みの問題について何も議論されていない。
【0011】
そこで、本発明の目的は、検出コイルに入ってくる妨害磁場を精度よく低減する磁場計測技術を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の磁場計測装置は、磁気シールドルーム内部で生体から発生する磁場を検出する検出コイルを具備する複数の第1の磁束計と、妨害磁場を検出する第2の磁束計と、第2の磁束計の出力を所定の周波数で変調する変調回路と、変調回路の出力を電流に変換し磁場として第1の磁束計の検出コイルに伝達するための伝達コイルと、変調回路の出力に対応する電流を伝達コイルに流し、第1の磁束計の出力を上記の所定の周波数で検波する検波回路と、検波回路の出力が入力される低周波周数通過フイルタと、第1の磁束計の出力から周波数通過フイルタの出力を差し引く手段とを有する。第1の磁束計が、例えば、SQUID磁束計であれば、これを収納するクライオスタット(低温容器)や、クライオスタットを保持するガントリーを具備する。
【0013】
本発明の構成によれば、磁気シールドルームを使用しない場合や、磁気シールドルームの磁場遮蔽が不十分な場合にも、妨害磁場を精度良く低減できる。さらに、本発明によれば、生体信号の周波数帯域より高い周波数に変調回路のキャリアー周波数を設定することによって、妨害磁場のみを検波回路によって精度良く検出が可能であり、高精度な妨害磁場キャンセルが可能である。
【0014】
以下、本発明の代表的な構成例を述べる。
【0015】
(1)本発明の磁場計測装置は、検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備する第1の磁束計と、前記第1の磁束計を駆動する第1の駆動回路と、妨害磁場を検出するための第2の磁束計と、前記第2の磁束計を駆動する第2の駆動回路と、前記第2の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記変調回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記第1の磁束計の検出コイルの外側に配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第1の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第1の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする。
【0016】
(2)本発明の磁場計測装置は、検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備するSQUID磁束計と、前記SQUID磁束計を冷却する低温容器と、前記SQUID磁束計を駆動する第1の駆動回路と、妨害磁場を検出するための磁束計と、前記磁束計を駆動する第2の駆動回路と、前記第2の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記変調回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記低温容器の外側にあって前記SQUID磁束計の検出コイルを囲むように配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第1の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第1の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする。
【0017】
(3)本発明の磁場計測装置は、前記(1)または(2)の構成において、前記第1の磁束計または前記SQUID磁束計と前記検査対象とを取り囲み磁気遮蔽を行なう磁気遮蔽装置を有し、前記電流量調整手段により調整された電流を流す前記コイルが、前記磁気遮蔽装置の外側に配置されていることを特徴とする。
【0018】
(4)本発明の磁場計測装置は、検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備する第1の磁束計と、前記第1の磁束計を駆動する第1の駆動回路と、妨害磁場を検出するための第2の磁束計と、前記第2の磁束計を駆動する第2の駆動回路と、前記第2の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記第2の駆動回路の出力と前記変調回路の出力とを加算する加算回路と、前記加算回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記第1の磁束計の検出コイルの外側に配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第1の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第1の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする。
【0019】
(5)本発明の磁場計測装置は、検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備するSQUID磁束計と、前記SQUID磁束計を冷却する低温容器と、前記SQUID磁束計を駆動する第1の駆動回路と、妨害磁場を検出するための磁束計と、前記磁束計を駆動する第2の駆動回路と、前記第2の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記第2の駆動回路の出力と前記変調回路の出力とを加算する加算回路と、前記加算回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記低温容器の外側にあって前記SQUID磁束計の検出コイルを囲むように配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第1の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第1の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする。
【0020】
(6)本発明の磁場計測装置は、前記(4)または(5)の構成において、前記第1の磁束計または前記SQUID磁束計と前記検査対象とを取り囲み磁気遮蔽を行なう磁気遮蔽装置を有し、前記電流量調整手段により調整された電流を流す前記コイルが、前記磁気遮蔽装置の外側に配置されていることを特徴とする。
【0021】
(7)本発明の磁場計測装置は、前記(4)または(5)の構成において、前記電流量調整手段により調整された電流を流すフィードバックコイルを有し、かつ、前記フィードバックコイルは、前記第2の磁束計または前記磁束計の外側に配置されていることを特徴とする。
【0022】
(8)本発明の磁場計測装置は、前記(4)または(5)の構成において、前記第2の磁束計または前記磁束計の検出部が、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルの内側に配置されていることを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図を参照して詳細に説明する。
【0024】
図1〜図6は、それぞれ、本発明の第1の実施例〜第6の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。図7は、本発明の各実施例で使用する1次微分型検出コイルのアレー形状の例を示す図である。図8は、本発明の各実施例における磁場計測装置の各部の配置を示す図である。複数の実施例に共通する説明を、以下に行なう。
【0025】
まず、第1の実施例(図1)から第6の実施例(図6)に共通する磁場計測装置の構成ついて説明する。
【0026】
図1〜図6に示すように、超電導材料で作成された検出コイル1が、クライオスタット(低温容器)2の内部に配置されている。クライオスタット2の内部には冷媒(液体ヘリウム、液体窒素など)が貯蔵されており、検出コイル1と検出コイル1の近傍に配置されているSQUIDとを超電導状態に保つ構造となっている。
【0027】
例えば、図7に示すように、検出コイル1は、SQUID22と一体に構成されており、1次微分型のグラジオメーター17−1〜17−64が8×8のアレー(格子)状に配置されている。この配置方法は、アレー状に限ることなく、例えば、同心円状に配置することも可能であるし、3次元的な自由な配置としても構わない。また、磁気シールドルームを用いないような磁気環境の悪い状況では、2次微分型のグラジオメーターを使用することも可能である。
【0028】
図8に示すように、クライオスタット2は、クライオスタット支持台19に取り付けて固定され、検査対象Sは、検査対象支持台18上に配置される。SQUID磁束計を磁束計動作させるため、SQUID駆動回路3、検波回路4、引き算回路5、低域通過フィルター回路(LPF)13、アンプフィルター回路6は、クライオスタット2の外部に配置されている。
【0029】
次に、第1の実施例(図1)から第6の実施例(図6)に共通する第2の磁束計の出力の処理について説明する。
【0030】
第2の磁束計としての磁束計センサー部15は、磁束計駆動回路14によって磁束計として動作する。この磁束計は、例えば、フラックスゲート型の磁束計や、磁気抵抗(MR)素子などのデバイスで構成されている。磁束計センサー部15で検出された磁場は、磁束計駆動回路14によって電圧に変換され、変調回路11によって、高周波信号の搬送波によって変調が行われる。変調を行うことによって変調回路11の出力信号には低周波の信号成分はなくなり、全て高周波信号である搬送波周波数の側波帯の周波数帯域に変換されている。ここで、搬送波周波数は、検査対象Sから発生する磁場信号が含む周波数帯より高い周波数に設定する。
【0031】
次に、第1の実施例(図1)から第6の実施例(図6)に共通する検出コイルの出力信号の信号処理について説明する。
【0032】
通常、SQUID駆動回路3は、フィードバック回路を有するFLL(Flux locked loop)回路を使用する。SQUID駆動回路3の出力は2系統のパスに分かれる。第1のパスは、検波回路4を通り、低域通過フィルター(LPF)回路13を経由するルートである。第2のパスは、SQUID駆動回路3の出力を直接使用するルートである。
【0033】
第1及び第2のパスの出力は、引き算回路5に入力される。第1のパスの出力電圧を最適な電圧に調整した後に、第2のパスの出力電圧から最適に調整された電圧を、引き算回路5で引き算する。アンプフィルター回路6によって所望の周波数帯域の出力信号を、引き算回路5の出力から取得できる。アンプフィルター回路6の出力は、アナログデジタル変換機を具備するコンピューター7によって、デジタルデータとして保存が行われ、コンピューター7によって信号表示や信号解析などの処理が行われる。
【0034】
次に、第1の実施例(図1)、第2の実施例(図2)に共通する変調回路11の出力信号の処理と、検出コイルの出力信号の信号処理について説明する。
【0035】
変調回路11の出力信号は、電流変換装置10によって電流量に変換され、可変抵抗(電流量調整手段)9によってソレノイドコイル8に流す電流量が調整される。電流量の設定値は、SQUID磁束計が安定に動作でき、なおかつ検波回路4の出力が十分雑音の少ない信号となるように設定することが望ましい。ソレノイドコイル8は検出コイル1に一様な磁場を加えるようにする。理想的にはソレノイドコイル8で発生する磁場方向と検出コイル1が検出する磁場方向とが一致していることが望ましい。
【0036】
ソレノイドコイル8によって発生した磁場が検出コイル1に入力され、SQUID駆動回路3によって電圧に変換され、検波回路4によって変調回路11に用いた搬送波周波数と同一の周波数で検波を行う。検波回路4の出力には搬送波周波数近くの高周波信号も多く含まれているため、低域通過フィルター回路(LPF)13によって低い周波数の成分のみの信号とする。低域通過フィルター回路(LPF)13の出力後の引き算回路5以降の処理については先の説明と同じである。
【0037】
次に、第3の実施例(図3)から第6の実施例(図6)に共通する加算回路12について説明する。
【0038】
磁束計センサー部15で検出された磁場の信号と、変調回路11において高周波信号の搬送波の変調が行われた変調信号とを加算回路12によって加算して混合信号とする。この混合信号は、第1の実施例、第2の実施例に示した構成と同様に電流変換装置10によって電流に変換され、電流量が可変抵抗(電流量調整手段)9によって調整されソレノイドコイル8に電流として流される。ソレノイドコイル8に流れた電流が作る磁場によって検出コイル1に入る妨害磁場を最小の量となるように電流量を可変抵抗9で調整する。
【0039】
次に、第5の実施例(図5)、第6の実施例(図6)に共通する、磁束計センサー部15が検出する磁場自身にもフィードバックをかける構成について説明する。
【0040】
第5の実施例、第6の実施例の構成では、磁束計センサー部15が検出する磁場自身にもフィードバックをかけて、磁束計センサー部15が検出する磁場を最小になるようにする。第5の実施例、第6の実施例の構成により、磁束計センサー15が電圧飽和状態にならずに安定に動作でき、常にSQUID磁束計を安定に動作させることができる。
【0041】
(第1の実施例)
図1は、本発明の第1の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。図1は、磁気シールドルームを使用しない最も簡易なシステム構成を示している。図1の構成の場合、妨害磁気雑音が大きいため、検出コイルには2次微分型(または1次微分型)のグラジオメーターを使用することが望ましい。ソレノイドコイル8が一様な磁場を発生することにより、グラジオメーター型の検出コイル1の作成誤差に由来するキャンセル率の違いによって検出される妨害雑音を、個々の検出コイル1毎に個々のキャンセル率に対応する妨害雑音の検出が行える。それぞれ検出コイル毎にそれぞれ固有の妨害雑音を検出できることにより、高精度な妨害磁場の低減が実現できる。
【0042】
(第2の実施例)
図2は、本発明の第2の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。第2の実施例は、第1の実施例に磁気シールドルーム16を付加している。図2に示す構成では、磁気シールドルーム16内にクライオスタット2と検査対象Sと配置し、ソレノイドコイル8を磁気シールドルーム16の外部の側面に沿うように配置している。図2の構成の場合、妨害磁気雑音が比較的小さいため、検出コイル1には1次微分型やマグネットメーターなどの低い次数の検出コイルを使用することが可能である。もちろん、妨害磁気雑音の環境の悪い場所では、検出コイルに2次微分型の検出コイルを使用しても良い。
【0043】
磁気シールドルーム16内は空間的にシールド率の歪みが存在する。そのため磁気シールドルーム16の外部から混入する妨害磁場も歪を受ける。従来技術でも、図9に示すようにソレノイドコイルを磁気シールドルームの外部におくことが一般的である。図2の実施例では、図9に示す従来技術の構成に変調回路11と検波回路4を付加した構成である。以上の構成により、図9に示す従来技術では、妨害磁場を十分低減できなかった成分を高精度に低減できる特徴がある。
【0044】
さらに、磁気シールドルーム16の空間歪み特性を持つ妨害磁場低減磁場が、ソレノイドコイル8によって発生できるため、磁気シールドルーム固有の歪波形の成分の低減も可能である。図2の構成では、従来技術のソレノイドコイル8によるフィードバック磁場による20dB程度の妨害磁場雑音に加えて、変調および検波回路による妨害磁場キャンセルによってさらに10〜20dBの妨害磁場雑音の低減が期待できる。
【0045】
(第3の実施例)
図3は、本発明の第3の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。第3の実施例の構成では、第1の実施例に加算回路12を付加している。図3に示すように、磁束計センサー部15が検出する磁場自身の信号もソレノイドコイル8に電流として流す構成である。ソレノイドコイル8で発生する磁場は、磁束計センサー部15が検出する磁場方向と逆向きの磁場方向になるように磁場を発生させ、SQUID駆動回路3の妨害磁気雑音の出力を最小になるように可変抵抗9を調整する。
【0046】
以上の構成により、磁束計センサー部15で検出される大きな妨害磁気信号を低減すると同時に、それぞれ検出コイル毎にそれぞれ固有の妨害磁気雑音を検出できることにより、高精度に妨害磁気雑音を低減できる特徴がある。
【0047】
(第4の実施例)
図4は、本発明の第4の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。第4の実施例は、第3の実施例に磁気シールドルーム16を付加している。図4に示すように、ソレノイドコイル8と検出コイル1との間に磁気シールドルーム16が配置されている。図4の構成の場合、妨害磁気雑音が比較的小さいため、検出コイルには1次微分型やマグネットメーターなどの低い次数の検出コイルを使用することが可能である。もちろん、妨害磁気雑音の環境の悪い場所では、検出コイルに2次微分型の検出コイルを使用しても良い。
【0048】
第4の実施例においても第3の実施例と同様に、ソレノイドコイル8で発生する磁場は、磁束計センサー部15が検出する磁場方向と逆向きの磁場方向になるように磁場を発生させ、SQUID駆動回路3の妨害磁気雑音の出力を最小になるように可変抵抗9を調整する。
【0049】
以上の構成により、磁束計センサー部15で検出される大きな妨害磁気信号の低減と同時に、図9に示す従来技術では、妨害磁場を十分低減できなかった成分を高精度に低減できる特徴がある。さらに、磁気シールドルーム16の空間歪み特性を持つ妨害磁場低減磁場が、ソレノイドコイル8によって発生できるため、磁気シールドルーム固有の歪波形の成分の低減も可能である。
【0050】
(第5の実施例)
図5は、本発明の第5の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。第5の実施例では、第3の実施例にフィードバックコイル20を付加している。図5に示すように、磁束計センサー部15が検出する磁場自身にもフィードバックがなされるように、磁束計センサー部15にフィードバックコイル20を取り付ける構成としている。
【0051】
フィードバックコイル20が発生する磁場とソレノイドコイル8が発生する磁場とが等しくなるように、コイル直径やコイルの巻き数を調節し、フィードバックコイル20を構成する。フィードバックコイル20は、磁束計センサー部15に入力される磁場をキャンセルするように電流を流すように、可変抵抗9によって電流量が調整される。
【0052】
(第6の実施例)
図6は、本発明の第6の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。第6の実施例では、第3の実施例においてソレノイドコイル8の内側に磁束計センサー部15を配置する。図6に示すように、磁束計センサー部15が検出する磁場自身にもフィードバックがなされるように、ソレノイドコイル8の内側に磁束計センサー部15を配置する構成としている。ソレノイドコイル8への電流量の調整は、磁束計駆動回路14の出力が最小になるように可変抵抗9を調整する。
【0053】
第1の実施例(図1)から第6の実施例(図6)を説明する全ての図面でソレノイドコイル8を1軸のコイルとして説明したが、これは3軸(x、y、z)方向それぞれの磁場方法に向くソレノイドコイル8を使用することも可能である。また、変調回路11と検波回路4では3軸それぞれに異なる搬送周波数を使用し、3軸それぞれに対応する独立な回路構成とすることにより、より高精度な妨害磁場の低減が行えることは言うまでもない。
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気シールドルームを使用せず、検出コイルのキャンセル率の違いによる妨害磁場を精度良く低減でき、また、簡易な磁気シールドルームの使用下でも、検査対象から発生する磁場を高精度に計測できる磁場計測装置を実現するものであり、心臓磁場、脳磁場等の生体磁場計測、地磁気計測、非破壊検査等の微弱磁場計測の分野にもたらす効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図2】本発明の第2の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図3】本発明の第3の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図4】本発明の第4の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図5】本発明の第5の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図6】本発明の第6の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図7】本発明の各実施例で使用する1次微分型検出コイルのアレー形状の例を示す図。
【図8】本発明の各実施例における磁場計測装置の各部の配置を示す図。
【図9】従来技術を説明する図。
【符号の説明】
1…検出コイル、2…クライオスタット、3…駆動回路、4…検波回路、5…引き算回路、6…アンプフィルター回路、7…コンピューター、8…ソレノイドコイル、9…可変抵抗、10…電流変換装置、11…変調回路、12…加算回路、13…低域通過フィルター回路、14…磁束計駆動回路、15…磁束計センサー部、16…磁気シールドルーム、17−1〜17−64…1次微分型検出コイルのアレー形状、18…検査対象支持台、19…クライオスタット支持台、20…フィードバックコイル、21…PID制御回路、22…SQUID、S…検査対象。
Claims (19)
- 検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備する第1の磁束計と、前記第1の磁束計を駆動する第1の駆動回路と、妨害磁場を検出するための第2の磁束計と、前記第2の磁束計を駆動する第2の駆動回路と、前記第2の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記変調回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記第1の磁束計の検出コイルの外側に配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第1の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第1の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項1に記載の磁場計測装置おいて、前記第1の磁束計が、SQUID磁束計よりなり、かつ、前記第1の磁束計を冷却する低温容器を有することを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項1又は2に記載の磁場計測装置おいて、前記第2の磁束計の検出部が、前記電流量調整手段により調整された電流を流す前記コイルの外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項3に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を設け、前記アンプフィルター回路からの出力信号を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項3に記載の磁場計測装置おいて、前記第1の磁束計と前記検査対象を取り囲み磁気遮蔽を行なう磁気遮蔽装置を有し、前記電流量調整手段により調整された電流を流す前記コイルが、前記磁気遮蔽装置の外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項5に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を設け、前記アンプフィルター回路からの出力信号を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
- 検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備する第1の磁束計と、前記第1の磁束計を駆動する第1の駆動回路と、妨害磁場を検出するための第2の磁束計と、前記第2の磁束計を駆動する第2の駆動回路と、前記第2の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記第2の駆動回路の出力と前記変調回路の出力とを加算する加算回路と、前記加算回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記第1の磁束計の検出コイルの外側に配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第1の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第1の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項7に記載の磁場計測装置おいて、前記第1の磁束計が、SQUID磁束計よりなり、かつ、前記第1の磁束計を冷却する低温容器を有することを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項7又は8に記載の磁場計測装置おいて、前記第2の磁束計の検出部が、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルの外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項9に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を有し、前記アンプフィルター回路からの出力を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項9に記載の磁場計測装置おいて、前記第1の磁束計と前記検査対象を取り囲み磁気遮蔽を行なう磁気遮蔽装置を有し、前記電流量調整手段により調整された電流を流す前記コイルが、前記磁気遮蔽装置の外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項11に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を有し、前記アンプフィルター回路からの出力を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項7又は8に記載の磁場計測装置おいて、前記電流量調整手段により調整された電流を流すフィードバックコイルを有し、かつ、前記フィードバックコイルは、前記第2の磁束計の外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項13に記載の磁場計測装置おいて、前記第2の磁束計の検出部が、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルの外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項14に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を有し、前記アンプフィルター回路からの出力を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項7又は8に記載の磁場計測装置おいて、前記第2の磁束計の検出部が、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルの内側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
- 請求項16に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を有し、前記アンプフィルター回路からの出力を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
- 検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備するSQUID磁束計と、前記SQUID磁束計を冷却する低温容器と、前記SQUID磁束計を駆動する第1の駆動回路と、妨害磁場を検出するための磁束計と、前記磁束計を駆動する第2の駆動回路と、前記第2の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記変調回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記低温容器の外側にあって前記SQUID磁束計の検出コイルを囲むように配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第1の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第1の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする磁場計測装置。
- 検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備するSQUID磁束計と、前記SQUID磁束計を冷却する低温容器と、前記SQUID磁束計を駆動する第1の駆動回路と、妨害磁場を検出するための磁束計と、前記磁束計を駆動する第2の駆動回路と、前記第2の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記第2の駆動回路の出力と前記変調回路の出力とを加算する加算回路と、前記加算回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記低温容器の外側にあって前記SQUID磁束計の検出コイルを囲むように配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第1の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第1の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする磁場計測装置。
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